2024年5月10日Nature头条
人们学习、思考、感受世界都依靠着小巧又无比精密的大脑，这就像一个超级CPU时时刻刻处理并协调着人体内难以想象的大量数据。最新发表在《科学》杂志上的研究成果（Shapson-Coe, A. et al. Science）使用电子显微镜，配合人工智能技术制作了史上最细致的大脑皮层3D模型。这为人们认识神经元的连接模式和探索大脑的结构带来了更多的可能。
标题：描绘大脑的立体毫米级结构的惊人细节
副标题：谷歌的科学家在纳米级尺度上描绘了人体大脑的结构，这揭示了之前没有发现的细胞的细节
主要内容：
科学家们已经绘制了很小一片人类大脑的令人震惊的细节。由结果整理成的细胞图谱今天发表在了《科学》杂志上，可以在线访问。这一研究揭示了称作神经元的脑细胞之间的新的连接模式。细胞缠绕自己来形成结，以及几乎是彼此的镜像的一对细胞。3D图像包含了1立方毫米的体积，也就是整个大脑的一百万分之一。大约包含57000个细胞和1.5亿个突触。它合并成一个巨大的1.4PB的数据。谷歌的神经科学家、文章的共同作者Viren Jain说：“这有点令人感到耻辱，我们怎样才能真正接受所有这些复杂性呢?”
大脑碎片是一位45岁的女性的在做治疗癫痫的手术时取得的。碎片取自大脑皮层，这是学习、解决问题、处理感觉信号的时候用到的部分。样品被浸泡在防腐剂中，并且使用重金属染色以便在电子显微镜中更好地被观察。哈佛大学的神经科学家Jeff Lichtman和他的同事将样品切成了5000片，大约每片只有34纳米厚，这使其可以被电子显微镜观察。
Jain的团队制作了一个可以将电子显微镜的数据整合成3D模型的人工智能模型。Jain说：“我记得那个时刻，进入这个模型中看到了一位女性的突触，然后逐渐扩大视野到其他数百万个像素，这种感觉是精神上的。”
当仔细地检查数据细节时，研究人员发现了不寻常的神经元，包含了彼此的50个连接的网络。“通常来说，你最多看到两个神经元间有几个连接。”，Jain说。在这个模型的一些地方，神经元的须围绕并且在周围形成结。“在此之前没有人看到过这个”，Jain补充说。
团队还发现一些神经元几乎是彼此完美的镜像。“我们发现了两群朝两个方向延伸它们的树突，有时像镜子一样的对称。”
这个模型是如此的巨大，以至于还没有全部人为地查看完毕。在AI合并这么多图片的过程中，可能仍然存在一些错误。Jain说：“有100个细胞被校对过了，但是这仍是50000个细胞中很小的一部分。”他希望其他人能帮助它们校对模型中他们感兴趣的部分。他说：“团队计划制作其他人的类似的大脑模型，但是整个大脑的模型在接下来10年内不太可能被制作。”
艾伦脑科学研究所的研究员曾红葵说：“这篇论文是人类大脑皮层数据集的杰作，”，巨大的数据集可以免费地被获取，“允许人们可以更深层次地观察人类大脑皮层中的微型回路。”，她补充说。
对大脑皮层如何工作有更深层次的理解可以提供治疗精神病和神经退行性疾病的线索。宾夕法尼亚大学的神经科学家Yongsoo Kim说：“这个模型提供了前所未有的细节，这揭示了神经元连接的新规则，帮助破译人类大脑内在的工作模式。”
附图1：基于电子显微镜数据的渲染图，展现了一个大脑皮层碎片上神经元。不同大小的神经元用不同的颜色表示。
附图2：一整个的神经元（白色）和连接到神经元上的5600个轴突（蓝色）。使他们连接在一起的突触用绿色表示。
词汇表：
cortex n. 皮质
cubic adj. 立体的
millimetre n. 毫米
spectacular adj. 壮观的
nanoscale n. 纳米级
resolution n. 分辨率
revealing v. 揭示
neuron n. 神经元
knot n. 结
synapse n. 突触
incorporates v. 合并
colossal adj. 巨大的
humbling adj. 令人羞愧的
to terms with 妥协
slivers n.碎片
epilepsy n.癫痫
immersed adj. 浸入
preservatives n. 防腐剂
stained adj. 染色
stitch v. 缝合
spiritual adj. 精神上的
zooming out 逐渐扩大视野
axons n. 轴突
unconventional adj. 不常规的
examining v. （仔细地）检查
tendril n.卷须
dendrite n.树突
symmetry n.对称
proofread v.校对
vast adj. 巨大的
psychiatric adj.精神病的
neurodegenerative adj.神经退行性的
unveil v.(首次)公开
decipher v. 破译
原文链接：https://doi.org/10.1038/d41586-024-01387-9